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Genetic blueprint of bread wheat genome unveiled - Last step before full genome sequence
L’ébauche génétique du blé tendre dévoilée - Dernière étape avant le séquençage complet du génome du blé
Genetischer Bauplan des Brotweizen-Genoms enthüllt - Letzter Schritt zur vollständigen Genomsequenz


Bethesda, Maryland, USA
July 17, 2014

Science coverThe International Wheat Genome Sequencing Consortium (IWGSC) published today in the international journal Science a draft sequence of the bread wheat genome. The chromosome-based draft provides new insight into the structure, organization, and evolution of the large, complex genome of the world’s most widely grown cereal crop.

The genetic blueprint is an invaluable resource to plant science researchers and breeders. For the first time, they have at their disposal a set of tools enabling them to rapidly locate specific genes on individual wheat chromosomes throughout the genome. Jorge Dubcovsky (pictured), Professor at the University of California Davis, USA, says that these results “have been a fantastic resource for our laboratory. The development of genome specific primers, which used to take several weeks of work, can now be done in hours. Mapping of any sequence to the specific chromosome arm can now be done in silico in minutes. In addition to the acceleration of day to day work in wheat genetics, this resource has made possible analyses and discoveries at the genome level that were not possible before.“

The draft sequence is a major landmark towards obtaining a complete reference sequence of the hexaploid bread wheat genome, the ultimate aim of the International Wheat Genome Sequencing Consortium. In the same issue of Science, another article presents the first reference sequence for the largest chromosome, 3B. This establishes a proof of concept and a template for sequencing the remaining chromosomes. As of today, researchers in the IWGSC estimate that the full genome sequence will be available within three years.

“With the draft gene sequence for each of the bread wheat chromosome and the first reference sequence of chromosome 3B, we have reached a great milestone in our roadmap,” said Catherine Feuillet, IWGSC co-chair. “We know now the way forward to obtain a reference sequence for the 20 remaining chromosomes and we hopefully will be able to find the resources to achieve this in the next three years.”

With a chromosome-based full sequence in hand, plant breeders will have high quality tools at their disposal to accelerate breeding programs and to identify how genes control complex traits such as yield, grain quality, disease, pest resistance, or abiotic stress tolerance. They will be able to produce a new generation of wheat varieties with higher yields and improved sustainability to meet the demands of a growing world population in a changing environment.

The draft sequence is already providing new insights into the history and evolution of the wheat genome and genes involved in grain development, as exemplified in two additional publications appearing in the same issue of Science.

Wheat is a major dietary component for many populations across the world. Grown on more land than any other crop, more than 215 million hectares of wheat are harvested annually to generate a world
production of almost 700 million tons, making it the third most produced cereal after maize and rice. It is the leading source of vegetable protein in human food, having a higher protein content than either maize or rice. The wheat plant is highly versatile due to its ability to grow in a wide range of environments. Wheat grain is easily stored and can be converted readily into flour for making numerous varieties of high quality edible food.

The IWGSC, with more than 1,000 members in 57 countries, is an international, collaborative consortium, established in 2005 by a group of wheat growers, plant scientists, and public and private breeders. The goal of the IWGSC is to make a high quality genome sequence of bread wheat publicly available, in order to lay a foundation for basic research that will enable breeders to develop improved varieties.


L’ébauche génétique du blé tendre dévoilée - Dernière étape avant le séquençage complet du génome du blé

Le Consortium international de séquençage du génome du blé (« International Wheat Genome Sequencing Consortium » – IWGSC) a publié aujourd’hui une ébauche de la séquence du génome du blé tendre dans le journal scientifique international Science. L’ébauche, chromosome par chromosome, apporte un nouvel éclairage sur la structure, l’organisation et l’évolution de ce génome complexe et de grande taille qui est celui de la céréale la plus cultivée au monde.

L’ébauche génétique est une ressource précieuse pour les chercheurs et les sélectionneurs. Pour la première fois, ils ont à leur disposition un ensemble d’outils qui leur permet de localiser rapidement des gènes précis sur n’importe quel chromosome du génome du blé. Jorge Dubcovsky, professeur à l’Université de Californie à Davis, aux États-Unis, affirme que ces résultats « sont une ressource fantastique pour notre laboratoire. La production d’amorces spécifiques, qui prenait plusieurs semaines, peut maintenant être réalisée en quelques heures. Le positionnement de n’importe quelle séquence sur un bras de chromosome peut désormais être fait in silico en quelques minutes. En plus du gain de temps pour le travail sur la génétique du blé, cette ressource ouvre la voie à des analyses et à des découvertes jusqu'à présent impossibles au niveau génomique ».

La publication de l’ébauche génétique est une étape majeure vers l’obtention d’une séquence de référence du génome du blé tendre, l’objectif ultime du Consortium. Dans le même numéro de Science, un autre article présente la première séquence de référence du plus grand chromosome, le 3B. Celle-ci fournit une validation de la méthode et un modèle pour le séquençage des autres chromosomes. À ce jour, les chercheurs du IWGSC estiment que le séquençage complet du génome du blé pourra être réalisé en trois ans.

« Avec l’ébauche de séquence pour chacun des chromosomes du blé tendre et la première séquence de référence pour le chromosome 3B, nous avons atteint une étape importante de notre feuille de route », déclare Catherine Feuillet, co-présidente de l’IWGSC. « Nous savons maintenant quel chemin suivre pour obtenir des séquences de référence pour les 20 autres chromosomes et nous espérons trouver les ressources financières pour atteindre cet objectif dans les trois prochaines années ».

Une fois la séquence de référence chromosome par chromosome disponible, les sélectionneurs auront à leur disposition d'excellents outils pour accélérer leurs programmes de sélection. Ils seront plus à même de comprendre comment les gènes contrôlent des facteurs complexes comme le rendement, la qualité des grains et la tolérance aux stress biotiques et abiotiques. Ils pourront alors produire de nouvelles variétés plus durables et plus rentables afin de répondre à l’augmentation de la demande due à la croissance de la population mondiale.

L’ébauche de séquence apporte déjà de nouvelles connaissances sur l’histoire et l’évolution du génome du blé ainsi que sur les gènes impliqués dans le développement des grains. Ces résultats sont présentés dans deux autres articles publiés dans le même numéro de Science.

Le blé est une part essentielle du régime alimentaire de nombreuses populations dans le monde. Plus de 215 millions d’hectares de blé sont cultivés chaque année, soit la superficie la plus importante de culture céréalière. Sa production est de près de 700 millions de tonnes, ce qui en fait la troisième céréale produite après le mais et le riz. Le blé est la principale source de protéine végétale dans la nourriture humaine, avec une teneur protéinique plus élevée que le riz ou le maïs. La plante est très adaptable et peut être cultivée dans des environnements variés. De plus, le grain se stocke facilement et peut être transformé aisément en farine pour la fabrication de produits comestibles de grande qualité.


Genetischer Bauplan des Brotweizen-Genoms enthüllt - Letzter Schritt zur vollständigen Genomsequenz

Das Internationale Weizen-Genom-Sequenzierungskonsortium (IWGSC) veröffentlichte heute in der internationalen Zeitschrift Science einen Entwurf der Sequenz des Brotweizen-Genoms. Der auf Chromosomen basierende Entwurf liefert neue Einblicke in die Struktur, Organisation und Evolution des großen und komplexen Genoms von der weltweit am häufigsten angebauten Getreide-Nutzpflanze.

Der genetische Bauplan ist eine unschätzbar wichtige Ressource für Pflanzenwissenschaftler und Pflanzenzüchter. Zum ersten Mal steht ihnen eine Reihe von Werkzeugen zur Verfügung, um schnell spezifische Gene auf einzelnen Weizenchromosomen innerhalb des Genoms zu lokalisieren. Jorge Dubcovsky, Professor an der Universität von Kalifornien in Davis, USA sagt, dass diese Ergebnisse „eine wundervolle Ressource in unserem Labor waren. Die Entwicklung von genom-spezifischen Primern, die früher mehrere Wochen Arbeit beinhaltete, kann nun innerhalb weniger Stunden erledigt werden. Die Kartierung beliebiger Sequenzen auf spezifische Chromosomen-Arme kann nun in silico in Minuten erfolgen. Zusätzlich zur Beschleunigung alltäglicher Arbeiten/Routinearbeiten der Weizengenetik, erlaubt diese Ressource Analysen und Entdeckungen auf der genomischen Ebene, die bisher nicht möglich waren.“

Der Entwurf der Sequenz ist ein bedeutender Meilenstein für den Erhalt einer vollständigen Referenz-Sequenz des hexaploiden Brotweizen-Genoms, dem wichtigsten Ziel des Internationalen Weizen Genom Sequenzierung-Konsortiums. In derselben Ausgabe von Science präsentiert ein anderer Beitrag die erste Referenzsequenz für das größte Chromosom 3B. Dies etabliert ein Proof-of-concept und eine Vorlage für die Sequenzierung der verbleibenden Chromosomen. Die Wissenschaftler des IWGSC schätzen, dass die vollständige Genomsequenz innerhalb von drei Jahren verfügbar ist.

“Mit dem Entwurf der Gensequenz von jedem der Brotweizen-Chromosomen und der ersten Referenzsequenz des Chromosomen 3B haben wir einen wichtigen Abschnitt unseres Meilensteinplans erreicht“, kommentiert Catherine Feuillet, IWGSC Co-Vorsitzende. „Wir kennen nun die weitere Vorgehensweise, um eine Referenzsequenz für die 20 verbleibenden Chromosomen zu erhalten und wir werden hoffentlich die benötigten finanziellen Mittel finden, um dies innerhalb der nächsten drei Jahre zu erreichen.“

Mit einer Chromosomen-basierten vollständigen Sequenz stehen Pflanzenzüchtern hochwertige Werkzeuge zur Verfügung, um Züchtungsprogramme zu beschleunigen und um zu identifizieren, wie Gene komplexe Merkmale/Eigenschaften wie Ertrag, Kornqualität, Krankheit, Resistenz oder Toleranz gegen abiotischen Stress kontrollieren. Sie werden in der Lage sein, eine neue Generation von Weizensorten mit höheren Erträgen und verbesserter Nachhaltigkeit zu produzieren, um die Ansprüche einer wachsenden Weltbevölkerung in einer sich verändernden Umwelt zu befriedigen.

Der Entwurf der Sequenz hat bereits neue Erkenntnisse über die Geschichte und Evolution des Weizengenomes sowie von Genen, die in der Entwicklung der Körner eine Rolle spielen, ermöglicht, wie am Beispiel von zwei zusätzlichen Veröffentlichungen, die in derselben Ausgabe von Science erscheinen, verdeutlicht wird.

Weizen ist ein bedeutender Bestandteil der Nahrung in vielen Bevölkerungen der Welt. Weizen wird auf einer größeren Fläche als jede andere Nutzpflanze angebaut und mehr als 215 Millionen Hektar Weizen werden jährlich für eine Weltproduktion von fast 700 Millionen Tonnen geerntet; Weizen ist somit das dritthäufigste Getreide der Welt nach Mais und Reis. Er ist die Hauptquelle für pflanzliches Eiweiß in der menschlichen Ernährung, da er einen höheren Proteingehalt aufweist als Mais oder Reis. Die Weizen-Pflanze ist sehr vielseitig aufgrund ihrer Fähigkeit in einer großen Breite an Umwelten angebaut werden zu können. Weizen kann problemlos gelagert und leicht in Mehl für eine Vielzahl an qualitativ hochwertigen Nahrungsmitteln verwandelt werden.


IWGSC official press release

 



More news from: IWGSC - International Wheat Genome Sequencing Consortium


Website: http://www.wheatgenome.org/

Published: July 17, 2014

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